Астрофизики определили скорость и энергию остатков сверхновой

Мексиканские астрофизики изучили оптическое излучение, испускаемое остатками сверхновой G109.1-1.0 и уточнили, на каком расстоянии от Земли они находятся. Также они определили скорость отдельных участков туманности и энергию, поглощенную межзвездным веществом после взрыва звезды. Препринт статьи опубликован на сайте arXiv.org.

Во время взрыва оболочка сверхновой разлетается с огромной скоростью (порядка 10 процентов от скорости света) во все стороны, формируя ударную волну. Эта волна вместе с излучением звезды ионизирует и нагревает окружающую межзвездную среду. В результате из остатков звезды и межзвездного газа формируется туманность (supernova remnant). Изучение остаточных туманностей очень важно для астрофизиков, поскольку это помогает понять механизмы взрыва сверхновых и образования в них тяжелых химических элементов.

Остатки сверхновой G109.1-1.0 (или CTB 109), находящиеся в рукаве Персея галактики Млечный Путь, уже исследовались ранее многими учеными. Было установлено, что после взрыва звезды остался магнетар, на данный момент находящийся на удалении от геометрического центра туманности. Расстояние до центра облака составляет около трех килопарсек. Возраст туманности оценивается разными исследователями в девять-двадцать тысяч лет.

Работа ученых основана на наблюдениях, проведенных в июне 2015 года с использованием сканирующего интерферометра Фабри-Перо PUMA. Инструмент установлен на 2,1-метровом телескопе в Национальной астрономической обсерватории в Сьерра-де-Сан-Педро-Мартир, Мексика. Измерения проводились для линии излучения водорода Hα и на длинах волны 6717 и 6731 ангстрем. Время экспозиции снимков составляло 120 секунд.

На основании анализа указанных участков спектра излучения от разных частей туманности ученые определили их скорость. Оказалось, что скорость движения центра туманности относительно локального стандарта покоя составляет около 50 километров в секунду. Это значение очень похоже на скорость ионизированного, нейтрального и молекулярного газа в окрестности туманности и указывает на ее принадлежность рукаву Персея.

Зная скорость туманности и используя диаграмму скорости-расстояния Котеса-Фостера, ученые вычислили расстояние до туманности, оно составило 3,1±0,2 килопарсек, что находится в согласии с полученными ранее результатами. Также из значений радиальной скорости астрофизики определили скорость расширения облака, она оказалась равна примерно 230 километрам в секунду.

Используя модель МакКи-Кауи (McKee & Cowie), астрофизики вычислили возраст туманности. Он оказался равен 9000 лет, если туманность находится в фазе Седова-Тейлора, и 9200 годам, если в фазе излучения.

Оценки энергии, поглощенной межзвездным веществом, получены с помощью численных моделей Кокса (Cox) и Шевалье (Chevalier) и составляют 1.8-5.2×10⁵⁰ эрг. Эти значения похожи на значения энергии, излучаемой сверхновой, формирующей пульсар. По словам авторов, это означает, что по объему энергии, поглощенной межзвездным веществом, невозможно отличить сверхновые, образующие магнитары, от сверхновых, формирующих типичные пульсары.

Также из отношения интенсивностей излучения на длинах волн 6717 и 6731 ангстрем астрофизики нашли среднюю электронную плотность туманности — около 600 электронов на сантиметр кубический.

Недавно мы писали о том, как исследование туманности, оставшейся после взрыва сверхновой Тихо, позволило установить, что ее предок был холодным и тусклым.

Дмитрий Трунин